Kiméra (genetika)

Az állati kiméra egyetlen szervezet, amely genetikailag elkülönülő sejtek két vagy több különböző populációjából áll, amelyek a nemi szaporodásban részt vevő különböző zigótákból származnak. Ha a különböző sejtek ugyanazon zigótából kerültek elő, akkor a szervezetet mozaiknak nevezik. A kimérák legalább négy szülősejtből állnak (két megtermékenyített petesejt vagy korai embrió összeolvadva). Minden sejtpopuláció megőrzi saját karakterét, és az így létrejött organizmus szövetek keveréke. Az emberi kiméra eseteit dokumentálták.

Ez az állapot öröklődik, vagy az allogén hematopoietikus sejtek infúziója révén jön létre transzplantáció vagy transzfúzió során. Nem azonos ikreknél a kiméra érerek anasztomózisai révén jelentkezik. Az utódok kiméra valószínűsége megnő, ha in vitro megtermékenyítés útján jön létre. A kimérák gyakran képesek szaporodni, de az utódok termékenysége és típusa attól függ, hogy melyik sejtvonal hozta létre a petefészket vagy a herét; változó mértékű interszexuális különbségeket eredményezhet, ha az egyik sejtcsoport genetikailag nő, másik pedig genetikailag férfi.

Tetragametikus kimérizmusEdit

A tetragametikus kiméra a veleszületett kiméra egyik formája. Ez az állapot két különálló petesejt megtermékenyítésével következik be két spermiummal, majd a kettő aggregációja következik be a blasztociszta vagy a zigóta szakaszában. Ennek eredményeként olyan organizmus alakul ki, amelynek sejtjei összekeveredtek. Másképp fogalmazva: a kiméra két nem azonos iker egyesüléséből jön létre (hasonló összeolvadás feltehetően azonos ikrekkel is megtörténik, de mivel genotípusuk nem különbözik jelentősen, az így létrejött egyént nem tekintenénk kimérának). Mint ilyenek lehetnek férfiak, nők vagy vegyes interszexuális jellemzők.

A szervezet fejlődése során olyan szervek birtokába juthat, amelyek különböző kromoszómacsoportokkal rendelkeznek. Például a kimérának lehet májja, amely egy kromoszómasorozatú sejtekből áll, és vese lehet olyan sejtekből, amelyek második kromoszómasorozattal rendelkeznek. Ez embereknél fordult elő, és egy időben azt gondolták, hogy rendkívül ritka, bár a legfrissebb bizonyítékok arra utalnak, hogy ez nem így van.

Ez különösen igaz a marmosetre. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a marmosets legtöbbje kiméra, amely megosztja a DNS-t testvér ikreivel. A marmoset testvér ikrek 95% -a korionfúziókon keresztül kereskedik a vérrel, így vérképző kimérákká válnak.

A legtöbb kimérát úgy fogják átélni az életen, hogy nem veszik észre, hogy kimérák. A fenotípusok közötti különbség lehet finom (pl. Egy stoppos hüvelykujjával és egyenes hüvelykujjával, kissé eltérő színű szemekkel, a test ellentétes oldalán eltérő szőrnövekedéssel stb.) Vagy teljesen észrevehetetlen. A kimérák a az UV-fény egy bizonyos spektruma, a hátoldalon megkülönböztető jelek, amelyek hasonlítanak a nyílhegyekre, amelyek a válltól lefelé mutatnak a hát alsó részéig; ez a pigment egyenetlenség egyik kifejeződése, az úgynevezett Blaschko vonalak.

Érintettek a vörösvértestek két populációjának megállapításával lehet azonosítani, vagy ha a zigóták ellentétes neműek, akkor a kétértelmű nemi szervek és az interszexum önmagában vagy együttesen; az ilyen személyeknél néha foltos bőr, haj vagy szem pigmentációja is van (heterochromia). Ha a blasztociszták ellentétes neműek, mindkét nemi nemi szervek kialakulhatnak: petefészek és herék, vagy kombinált ovotesztek, az interszexus egyik ritka formájában, amely állapot korábban valódi hermafroditizmus néven ismert.

Ne feledje, hogy a ennek az állapotnak a gyakorisága nem jelzi a kiméra valódi elterjedését. A legtöbb hím és női sejtből álló kimérának valószínűleg nincs interszexuális állapota, amire számítani lehet, ha a két sejtpopuláció egyenletesen keveredik az egész testben. Gyakran egyetlen sejttípus sejtjeinek nagy része vagy az összes egyetlen sejtvonalból áll, vagyis a vér túlnyomórészt egy sejtvonalból és a másik sejtvonal belső szerveiből állhat. A nemi szervek olyan hormonokat termelnek, amelyek felelősek az egyéb nemi jellemzőkért.

A természetes kimérákat szinte soha nem lehet kimutatni, hacsak nem mutatnak olyan rendellenességeket, mint a hím / nő vagy a hermafrodita tulajdonságai vagy a bőr egyenetlen pigmentációja. A legszembetűnőbbek néhány hím teknősbéka és kalikomacskák (bár a legtöbb hím teknősbéka egy extra X-kromoszómával rendelkezik a színezésért) vagy kétértelmű nemi szervekkel rendelkező állatok.

A kiméra létezése problematikus a DNS-tesztelés során, a családi és büntetőjogra kiható tény. Például a Lydia Fairchild-ügyet bíróság elé állították, miután a DNS-vizsgálat nyilvánvalóan kimutatta, hogy gyermekei nem lehetnek az övéi. Csalási vádat emeltek ellene, és megtámadták gyermekei felügyeletét.Az ellene felhozott vádat akkor utasították el, amikor kiderült, hogy Lydia kiméra, a megfelelő DNS megtalálható a nyaki szövetében. Egy másik eset Karen Keegan volt, akit szintén (kezdetben) azzal gyanúsítottak, hogy nem gyermekei biológiai anyja, miután a felnőtt fiain elvégzett DNS-vizsgálatok veseátültetéshez szükségesnek tűntek, azt mutatta, hogy nem ő az anyjuk.

A tetragametikus állapot fontos következményekkel jár a szerv- vagy őssejt-transzplantáció szempontjából. A kimérák jellemzően immunológiai toleranciával rendelkeznek mindkét sejtvonal iránt.

MicrochimerismEdit

A mikrokimerizmus kis számú sejt jelenléte, amelyek genetikailag elkülönülnek a gazdaszervezet sejtjeitől. A legtöbb ember néhány olyan sejtgel születik, amely genetikailag azonos az anyjukkal “, és egészséges sejtekben e sejtek aránya csökken öregszenek. Azoknál az embereknél, akiknél magasabb az anyjuk genetikailag azonos sejtjeinek száma, megfigyelték, hogy egyes autoimmun betegségek aránya magasabb, feltehetően azért, mert az immunrendszer felelős e sejtek elpusztításáért, és egy gyakori immunhiány megakadályozza ezt, és szintén okoz autoimmun problémák. Az anyai eredetű sejtek jelenléte miatt magasabb az autoimmun betegségek aránya, amiért egy szkleroderma-szerű betegségben (autoimmun reumás betegség) szenvedő 40 éves férfi 2010-es tanulmányában a női sejteket kimutatták a FISH-on keresztüli véráramlást (fluoreszcencia in situ hibridizáció) anyai eredetűnek gondolták. A mikrokimerizmus formáját azonban egy eltűnt ikernek köszönheti, és nem ismert, hogy az eltűnt iker mikrokimerizmusa hajlamosíthatja-e az egyéneket autoimmun betegségekre Az anyáknak gyakran van néhány sejtje, amely genetikailag megegyezik a gyermekeivel, és vannak olyanok is, akiknek genetikailag azonos sejtjeik vannak testvéreik közül (csak az anyai testvéreknél, mivel ezek a sejtek átadódnak nekik, mert az anyjuk megtartotta őket).

Szimbiotikus kimérizmus a tengeri aknákban életciklusuk természetes és nélkülözhetetlen része. Amint a hím felnőttkorát eléri, megkezdi nő keresését. Erős szagló (vagy szag) receptorok segítségével a hím addig kutat, amíg meg nem találja a nőstény tengeri horgászhalat. A kevesebb, mint egy hüvelyk hosszú hím a bőrébe harap, és felszabadít egy enzimet, amely megemészti mind a szája, mind a testének bőrét, és a párot az erek szintjéig olvasztja össze. Bár ez a kötődés szükségessé vált a hím túlélése szempontjából, végül el fogja fogyasztani, mivel mindkét horgászhal egyetlen hermafrodita egyedbe olvad össze. Néha ebben a folyamatban több hím is csatlakozik egyetlen nőstényhez, mint szimbióta. esetben mindannyian a nagyobb nőstény nőstény szervezetébe kerülnek. Miután egy nősténnyel összeolvadtak, a hímek elérték az ivarérettséget, és nagy herék fejlődnek ki, mivel más szerveik sorvadnak. Ez a folyamat lehetővé teszi a spermiumok folyamatos ellátását, amikor a nőstény petesejtet termel, így a kiméra halak nagyobb számú utódot képesek kapni.

Csíra kiméraEdit

A csíra kimérizma akkor fordul elő, amikor a csírasejtek (például sperma és petesejt) sejtek) genetikailag nem azonosak a sajátjával. Nemrégiben felfedezték, hogy a marmosets hordozhatja (testvéri) ikertestvéreinek reproduktív sejtjeit a fejlődés során a placenta fúziója miatt. (A marmosets szinte mindig atlandi ikrek.)

Mesterséges kiméraEdit

A mesterséges kiméra azon mesterséges kategóriába tartozik, amelyben egy kiméra létezhet. Az ebbe a besorolásba tartozó egyén két különböző genetikai törzskészlettel rendelkezik: az egyiket az emberi embrió keletkezésekor genetikailag örökölték, a másikat pedig szándékosan vezették be transzplantációnak nevezett orvosi eljárással. Különleges típusú transzplantációk, amelyek ezt az állapotot kiválthatják, magukban foglalják a csontvelő és a szervátültetéseket, mivel a befogadó teste lényegében azon dolgozik, hogy véglegesen beépítse az új vér őssejteket.

Példa az állatok mesterséges kimérizmusára A fürj-csaj kimérák. A transzplantáció és az abláció felhasználásával a csirke embrió stádiumában a csirke idegcsövét és idegi címersejtjeit ablálták, és ugyanazokkal a részekkel helyettesítették őket egy fürjtől. Miután kikeltek, a fürjtollak láthatóan a szárny környékén látható, míg a csaj testének többi része saját csirke sejtjeiből készült.

HumansEdit

A kimérizmust számos esetben dokumentálták az embereknél.

• Foekje Dillema holland sprintert kizárták az 1950-es válogatottból, miután 1950 júliusában elutasította a kötelező nemi tesztet; a későbbi vizsgálatok Y-kromoszómát tártak fel a testsejtjeiben, és az elemzés azt mutatta, hogy valószínűleg 46, XX / 46, XY mozaik nő.
• 1953-ban egy emberi kiméráról számoltak be a British Medical Journal. Egy nőnél két különböző vércsoportot tartalmazó vért találtak. Nyilvánvalóan ez annak köszönhető, hogy ikertestvére sejtjei a testében éltek. Egy 1996-os tanulmány kimutatta, hogy az ilyen vércsoport kiméra nem ritka.
• 1998-ban újabb jelentést tettek közzé egy emberi kiméráról, ahol egy férfi ember a kiméra miatt részben kifejlett női szervei voltak. In vitro megtermékenyítéssel fogant.
• 2002-ben Washington államban megtagadták Lydia Fairchild állami támogatását, amikor a DNS bizonyítékai azt mutatták, hogy nem ő az gyermekei anyja. Az ügyészség ügyvédje hallott egy új angliai kiméráról, Karen Keeganról, és felajánlotta a védelem lehetőségét, akik megmutatták, hogy Fairchild is két DNS-készlettel rendelkező kiméra volt, és hogy az egyik ilyen készlet a gyermekek anyja lehetett.
• 2002-ben a New England Journal of Medicine cikkében leírtak egy nőt, akiben a vesetranszplantációs előkészületek után váratlanul felismerték a tetragametikus kimérizmust. megkövetelte a patie-t A családját és szövetségét hisztokompatibilitási vizsgálatnak vetették alá, amelynek eredménye arra enged következtetni, hogy nem ő volt három gyermekéből kettő biológiai anyja.
• 2009-ben Taylor Muhl énekesnő felfedezte, hogy a törzsén mindig nagy anyajegynek gondolt tényleges kiméra okozta.
• 2017-ben emberi-sertés kiméráról számoltak be létrejött; a kiméráról azt is beszámolták, hogy 0,001% emberi sejtet tartalmaz, az egyenleg sertés.

HermaphroditesEdit

• A valódi hermafroditák körül vita folyik egy olyan hipotetikus forgatókönyv kapcsán, amelyben az ember önmegtermékenyülhet. Ha egy emberi kiméra egy hím és nőstény zigótából képződik, amelyek egyetlen embrióvá olvadnak össze, és mindkét típusú egyedi funkcionális gonadális szövetet kapnak, akkor az ilyen önmegtermékenyítés megvalósítható. Valójában ismert olyan nem emberi fajokban, ahol a hermafrodita állatok gyakoriak. Emberekben azonban még soha nem dokumentálták a funkcionális önmegtermékenyítést.

Csontvelő recipiensekSzerkesztés

• Számos szokatlan kiméra jelenségről számoltak be csontvelő befogadóknál.
  • 2019-ben a vér és a nevadai Reno-ban (vazektómián átesett) férfi szemfolyadékának csak csontvelődonorának genetikai tartalma mutatkozott meg. Az ajkáról, az arcáról és a nyelvéről vett tamponok vegyes DNS-tartalmat mutattak.
  • A 2004-es rohamügy sperma DNS-tartalma megegyezett egy olyan emberével, aki a bántalmazás idején börtönben volt, de aki testvére csontvelő-donor volt, aki később elhatározta, hogy elkövette a bűncselekményt.
  • 2008-ban egy ember meghalt egy közlekedési balesetben, amely a dél-koreai Szöulban történt. Azonosítása érdekében elemezték a DNS-ét. Az eredményekből kiderült, hogy vérének DNS-je, néhány szervével együtt, azt mutatta, hogy nő. Később megállapították, hogy lányától csontvelő-átültetést kapott.

Kiméra IdentificationEdit

A kiméra olyan ritka, hogy csak 100 megerősített eset fordult elő embernél. Ennek hátterében az állhat, hogy az emberek nem tudják, hogy kezdetben ilyen állapotban vannak. A kimérizmusnak általában nincsenek jelei vagy tünetei, csak néhány fizikai tünet, például hiper-pigmentáció, hipo-pigmentáció vagy két különböző színű szem. Ezek a jelek azonban nem feltétlenül jelentik azt, hogy az egyén kiméra, és csak lehetséges tünetekként szabad őket felfogni. Ismételten az igazságügyi vizsgálat vagy a sikertelen anyasági / apai DNS-teszt iránti kíváncsiság általában ennek a feltételnek a véletlen felfedezéséhez vezet. Ha egyszerűen DNS-tesztet hajtanak végre, amely általában egy gyors arctörlőből vagy egy vérvizsgálatból áll, akkor felfedezik az egykor ismeretlen második genomot, és ezért az egyént kiméraként azonosítják.

ResearchEdit

Az első ismert főemlős kimérák a rhesus majom ikrek, Roku és Hex, mindegyiknek hat genomja van. Négy sejt totipotens sejtblastociszta sejtjeinek összekeverésével jöttek létre; bár a sejtek soha nem olvadtak össze, együtt dolgoztak, hogy szerveket alkossanak. Felfedezték, hogy ezen főemlősök egyike, Roku, nemi kiméra volt; mivel Roku vérsejtjeinek négy százaléka két x kromoszómát tartalmazott.

A kimérakísérletek fő mérföldköve 1984-ben következett be, amikor egy kiméra juh-kecskét kecske és juh embrióinak kombinálásával állítottak elő, és túlélte. felnőttkorig.

2003 augusztusában a kínai Sanghaji Második Orvostudományi Egyetem kutatói arról számoltak be, hogy sikeresen összeolvasztották az emberi bőrsejteket és nyúl petesejteket az első emberi kiméra embriók létrehozásához. Az embriókat több napig hagyták fejlődni laboratóriumi körülmények között, majd megsemmisítették a keletkező őssejtek összegyűjtése érdekében. 2007-ben a Nevadai Egyetem Orvostudományi Karának tudósai létrehoztak egy juhot, amelynek vérében 15% emberi sejt és 85% juhsejt volt.

2019. január 22-én a Nemzeti Genetikai Tanácsadók Társasága kiadott egy cikket – Kiméra magyarázata: Hogyan lehet egy embernek öntudatlanul két DNS-készlete, ahol azt állítják, hogy “a tetragametikus kimérizmust, ahol az ikerterhesség egy gyermekgé fejlődik, jelenleg a ritkább formák egyikének tartják. Tudjuk azonban, hogy 20-30 százalék a szingulett terhességek közül eredetileg iker- vagy többszörös terhesség volt. Ennek a statisztikának köszönhetően nagyon valószínű, hogy a tetragametikus kimérizma gyakoribb, mint azt a jelenlegi adatok feltételezik ”.

SpongesEdit

A kiméra a tengeri szivacsok egyes fajaiban találtak. Négy különböző genotípust találtak egyetlen egyednél, és még nagyobb genetikai heterogenitásra van lehetőség. Minden genotípus függetlenül működik a szaporodás szempontjából, de a különböző szervezeten belüli különböző genotípusok viselkedjen egyetlen nagy egyénként az ökológiai válaszok, például a növekedés szempontjából.

MiceEdit

A kiméra egerek fontos állatok a biológiai kutatásban, mivel lehetővé teszik a különféle biológiai kérdések vizsgálatát egy olyan állatban, amelynek két különálló genetikai állománya van . Ezek olyan problémák bepillantását foglalják magukban, mint például a gén szövetspecifikus követelményei, a sejtvonal és a sejtpotenciál. A kiméra egerek létrehozásának általános módszereit összefoglalhatjuk különböző eredetű embrionális sejtek injekciójával vagy aggregálásával. Az első kiméra egeret Beatrice Mintz készítette az 1960-as években, nyolcsejtes embriók összesítésével. Az injekciót viszont Richard Gardner és Ralph Brinster vezette be, akik sejteket injektáltak blasztocisztákba, hogy kiméra egereket hozzanak létre, amelyek csíravonalak teljes egészében az injektált embrionális őssejtekből (ES sejtek) származnak. A kimérák származhatnak olyan egérembriókból, amelyek még nem ültek be a méhbe, valamint beültetett embriókból. Az implantált blasztociszta belső sejttömegéből származó ES-sejtek hozzájárulhatnak az egér összes sejtvonalához, beleértve a csíravonalat is. Az ES sejtek azért hasznos eszköz a kimérákban, mert a gének homológ rekombináció alkalmazásával mutálódhatnak bennük, ezáltal lehetővé téve a gének célzását. Amióta ez a felfedezés 1988-ban történt, az ES sejtek kulcsfontosságú eszközzé váltak a specifikus kiméra egerek generálásában.

A biológia alapjául szolgáló szerkesztés

Az egér kimérák készítésének képessége a korai élet megértéséből fakad. egér fejlesztése. A petesejt megtermékenyítésének szakaszai és a blastocysta méhbe történő beültetése között az egér embrió különböző részei megtartják azt a képességet, hogy különféle sejtvonalakat eredményezzenek. Miután az embrió elérte a blasztociszta stádiumot, több részből áll, főleg a trophectoderma, a belső sejttömeg és a primitív endoderma. A blasztociszta ezen részei mindegyike az embrió különböző részeit eredményezi; a belső sejttömeg a megfelelő embriót eredményezi, míg a trophectoderma és a primitív endoderma extra embriószerkezeteket eredményez, amelyek támogatják az embrió növekedését. A két-nyolc sejtes embriók kompetensek a kimérák készítésében, mivel ezekben a fejlődési szakaszokban az embriók sejtjei még nem kötelezik el magukat egy adott sejtvonal létrehozására, és előidézhetik a belső sejttömeget, ill. a trophectoderma. Abban az esetben, ha két diploid nyolcsejtes stádiumú embriót használnak egy kiméra előállítására, a kiméra később megtalálható az egér blasztociszta epiblasztjában, primitív endodermájában és trophectodermájában.

Lehet boncolni az embrió más szakaszaiban annak érdekében, hogy ennek megfelelően az embrió egyik sejtvonalát szelektíven hozza létre, a másikat nem. Például a blasztomerek részhalmazai felhasználhatók egy embrió meghatározott sejtvonalú kimérájának előidézésére. Egy diploid blastociszta belső sejt tömegéből például kimerát lehet készíteni egy másik, nyolcsejtes diploid embrió blasztocisztájával; a belső sejttömegből vett sejtek előidézik a primer endodermát és az epiblaszt a kiméra egérben. Ebből az ismeretből kifejlesztették az ES sejt hozzájárulását a kimérákhoz. Az ES sejteket nyolcsejtes és kétsejtű embriókkal kombinálva lehet használni kimérák előállítására és kizárólag a megfelelő embrió előállítására.A kimérákban felhasználandó embriókat tovább lehet genetikailag megváltoztatni annak érdekében, hogy specifikusan csak a kiméra egy részéhez járuljanak hozzá. Példa erre az ES-sejtekből és a tetraploid embriókból felépített kiméra, amelyeket mesterségesen állítanak elő két kétsejtű diploid embrió elektrofúziójával. A tetraploid embrió kizárólag a kiméra trophectodermáját és primitív endodermáját eredményezi.

Az előállítás módjaiEdit

Számos kombináció létezhet sikeres kiméraegér és – a kísérlet céljának megfelelően – megfelelő sejt és embrió kombináció választható ki; ezek általában, de nem kizárólag, a diploid embrió és az ES sejtek, a diploid embrió és a diploid embrió, az ES sejt és a tetraploid embrió, a diploid embrió és a tetraploid embrió, az ES sejtek és az ES sejtek. Az embrionális őssejt és a diploid embrió kombinációja a kiméra egerek előállításának általános módszere, mivel a géncélzás elvégezhető az embrionális őssejtben. Az ilyen típusú kimérák előállíthatók vagy az őssejtek és a diploid embrió összesítésével, vagy az őssejtek injekciójával a diploid embrióba. Ha kiméra előállításához embrionális őssejteket kell használni a gén célzásához, akkor a következő eljárás általános: a megcélzott gén homológ rekombinációjára szolgáló konstrukciót a donor egérből tenyésztett egér embrionális őssejtekbe vezetünk be elektroporációval; a rekombinációs eseményre pozitív sejtek antibiotikum-rezisztenciával rendelkeznek, amelyet a gén célzásához használt inszerciós kazetta biztosít; és képes legyen pozitívan kiválasztani. A megfelelő célzott génnel rendelkező ES sejteket ezután egy diploid gazda egér blasztocisztába injektáljuk. Ezután ezeket az injektált blasztocisztákat egy álterhes nőstény pót-egérbe ültetik be, amely az embriókat lejáratja, és olyan egeret szül, amelynek csíravonala a donoregér ES sejtjeiből származik. Ugyanez az eljárás érhető el ES sejteket és diploid embriókat, diploid embriókat aggregációs lemezeken tenyésztünk olyan kutakban, ahol egyetlen embrió elfér, ezekhez a lyukakhoz adjuk az ES sejteket. át a helyettes egérre.